无人机多光谱遥感的类型（无人机多光谱相机RedEdge的波段配准方法（续1））

摘要：前文在概要叙述无人机平台上常见多光谱相机光学结构的基础上，对比了几何精纠正、空中三角测量以及虚拟摄影三种波段配准方法，选用虚拟摄影方法，在准地形无关条件下实现了1～2像元的配准精度。本文则在前文的基础上，进一步研究配准误差规律，探究误差源。

虚拟摄影方法假定相机不同镜头间的位置关系是固定的，同一摄站拍摄的五幅影像具有相同的曝光时刻。只有当相机的物理结构满足上述两个条件时，虚拟摄影方法才能得到精度足够高的配准结果。

通过处理一组由800幅影像（160个摄站）组成的实验数据，发现2号镜头（绿色波段）与其它四个镜头相比，具有更显著的拍摄延迟。图1是一副配准后的影像。

图1 配准效果图。红色（波段4）、绿色（波段5）、蓝色（波段3）

1：5放大效果如图2所示。

图2 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段4）、绿色（波段5）、蓝色（波段3）

观察图1、图2，总体看来，配准精度尚可，但仍存在少量配准误差。

为了进一步提高配准精度，首先采用最小二乘影像匹配算法，对连接点做了精化处理，然后通过光束法平差剔除了部分可能错误的匹配点，可认为虚拟摄影平差时所用连接点观测值中的误差为偶然误差。配准处理完成后，选取一幅影像中具有明显线状地物的区域，以目视判读的方式评价配准精度。为了便于对比不同波段间的配准误差，显示时绿色和蓝色通道均选取多光谱影像的第一波段，利用红色通道在显示不同波段时的色差观察波段间的配准误差。

图3 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段1）、绿色（波段1）、蓝色（波段1）

图4 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段2）、绿色（波段1）、蓝色（波段1）

图5 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段3）、绿色（波段1）、蓝色（波段1）

图6 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段4）、绿色（波段1）、蓝色（波段1）

图7 放大比例1：5时的配准效果图。红色（波段5）、绿色（波段1）、蓝色（波段1）

对比图4～图7可以发现，波段2与其它波段间的配准误差较大，达到了3像元，其它波段间的配准误差较小，约为1像元。

观察其它摄站的配准结果，同样发现波段2与其它波段的配准误差显著大于其它波段间的配准误差。由此推测实验用RedEdge相机绿色波段对应镜头在曝光时存在不同步问题的可能性较大。

结论：在采用虚拟摄影方法对多光谱影像进行波段配准处理时，须满足虚拟摄影方法成立的基本条件，即：不同波段对应镜头间具有稳固的刚体连接关系，并且它们在成像时是同步的。实验中发现，波段2的配准误差明显高于其它波段，一种可能的原因是，相机曝光时波段2所对应的镜头与其它镜头不同步，成像时间差是随机的。我将选用另外一款多光谱相机，进一步对比分析，查找误差源。

后记：后续研究表明，配准误差并非由同步误差引起，波段2也不存在区别于其它波段的特异化性质。